CN103777055A - 多个罗氏线圈并联外积分传感器 - Google Patents

多个罗氏线圈并联外积分传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN103777055A
CN103777055A CN201310635045.1A CN201310635045A CN103777055A CN 103777055 A CN103777055 A CN 103777055A CN 201310635045 A CN201310635045 A CN 201310635045A CN 103777055 A CN103777055 A CN 103777055A
Authority
CN
China
Prior art keywords
luo
coil
integrating circuit
parallel
sampling resistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310635045.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103777055B (zh
Inventor
陈少卿
王涵宇
杜林�
马啟潇
张榆
李军
刘凡
罗涛
李建明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing University
State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Sichuan Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Chongqing University
State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Sichuan Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing University, State Grid Corp of China SGCC, Electric Power Research Institute of State Grid Sichuan Electric Power Co Ltd filed Critical Chongqing University
Priority to CN201310635045.1A priority Critical patent/CN103777055B/zh
Publication of CN103777055A publication Critical patent/CN103777055A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103777055B publication Critical patent/CN103777055B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

本发明公开了罗氏线圈并联外积分传感器，包括多个罗氏线圈（1）和积分电路（2），所有的罗氏线圈（1）都并联到一个采样电阻RJ上，积分电路（2）也并联到采样电阻RJ上，所述的罗氏线圈（1）的输出端口上分别都设置有一个隔离电阻。本发明的有益效果是：本发明能够采集多个通道电流，再利用匹配的积分电路将多通道电流还原为分流前大电流波形，整个传感器不使用有源器件，采用无源模拟叠加方法，功耗得到很大的降低；本发明由于采集通道减少三个，其布置简单、实施成本低，大电流不易产生电晕，其安全性好，精度高。

Description

多个罗氏线圈并联外积分传感器
技术领域
本发明涉及到电流传感器，特别是涉及到罗氏线圈并联外积分传感器。 
背景技术
对电力***大电流的监测主要采用分流器和Rogowski线圈（罗氏线圈）。其中罗氏线圈是利用电流互感原理进行电流间接测量的装置，具有低功率输出、结构简单、线性良好等优良特性，在许多大电流测量场合下，它都是传感器件的首选对象。 
由于罗氏线圈传感器特点突出，应用广泛，很多学者从不同角度对其作了研究，包括罗氏线圈频谱特性分析及其影响因素；对于不同功能罗氏线圈仿真计算与试验研究；分布电容，杂散电感等元器件非理想特性对罗氏线圈整体性能的影响；不同积分方式应用场合与特点；PCB板罗氏线圈特点与工艺；罗氏线圈结构设计原则及元器件的选择；罗氏线圈在局部放电测量领域的应用；绕制材料对罗氏线圈性能的影响等许多方面，并通过学术论文进行了阐述。文中一般只针对单个罗氏线圈进行分析和研究。对多个罗氏线圈并联使用，以及并联后特性等，文献均并未提及。 
在实际电流监测应用中，罗氏线圈传感器一般安装在能够直接测量大电流的位置。例如杆塔雷电流传感器安装在绝缘子接地端，避雷线与杆塔连接点；变电站电流传感器安装在绝缘支柱接地端等处；这些传感器均是单个使用，具有独立采集通道。而在一些大范围，多通道，存在分流情况的场合，往往需要设置多个这样的线圈进行测量，采集。例如测量雷击杆塔入地电流时，电流通过杆塔基座入地，需要多个罗氏线圈传感器。 
多通道大电流采集的方法有通道独立采集法和有源信号叠加法。通道独立采集法的采集通道数和传感器数量一致，通道数量多，存储容量大，成本高；有源信号叠加法通过跟随器、加法器等有源器件实现信号的模拟叠加，但有源器件数量的增加易导致检测装置功耗及故障率的增加，有源器件的特性也会对信号叠加产生很大的影响。为此，很多测量***在使用罗氏线圈传感器时，尽量避免多个罗氏线圈共同测量总电流的情况，以规避有源叠加的问题，这就限制了罗氏线圈的安装位置，提高了安装难度。 
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供罗氏线圈并联外积分传感器，解决现有多通道电流采集方法中，成本高、功耗大、易出故障的缺陷。 
本发明的目的通过下述技术方案实现：罗氏线圈并联外积分传感器，包括多个罗氏线圈和积分电路，所有的罗氏线圈都并联到一个采样电阻RJ上，积分电路也并联到采样电阻RJ上，所述的罗氏线圈的输出端口上分别都设置有一个隔离电阻。本装置主要用于采集接地电流，罗氏线圈并联后连接到匹配的积分电路上，之后即直接连接到检测***中，能够采集多通道电流，再利用匹配的积分电路将多通道电流还原为分流前大电流波形，整个传感器不使用有源器件，采用无源模拟叠加方法，功耗很小，由于采集通道减少，其布置简单、实施成本低，大电流不易产生电晕，其安全性好，精度高。隔离电阻用于隔离不同罗氏线圈不同电压，进行多个线圈输出电压的隔离，通过不同电压作用在采样电阻RJ上实现电压的叠加，这里与单线圈的积分电路不同，单线圈直接连接到积分电路上，而本发明中的隔离电阻和采样电阻即实现了多线圈的叠加。 
进一步，上述的积分电路采用RC外积分电路，包括电阻R和电容C，这样多个传感器的积分都在外积分处，仅有一点接地，而采用传统的LR内积分电路会因为多点接地方式产生的地电位抬升或环流。 
进一步，上述的隔离电阻的阻值等于对应罗氏线圈的波阻抗减去采样电阻RJ的阻值，即隔离电阻的阻值加上采样电阻RJ的阻值应该与罗氏线圈的波阻抗一致，保证罗氏线圈中电流合流的准确性。 
本发明的有益效果是： 
（1）本发明能够采集多个通道电流，再利用匹配的积分电路将多通道电流还原为分流前大电流波形，整个传感器不使用有源器件，采用无源模拟叠加方法，功耗得到很大的降低；
（2）本发明由于采集通道减少三个，其布置简单、实施成本低，大电流不易产生电晕，其安全性好，精度高；
（3）采用RC外积分电路，这样多个传感器的积分都在外积分处，仅有一点接地，避免多点接地方式产生的地电位抬升或环流。
附图说明
图1 为本发明应用时的结构示意图； 
图2 为本发明的结构示意图；
图3 为罗氏线圈和节分电路的电路结构示意图；
图4 为支柱中电流波形图；
图5 为罗氏线圈中的电流波形图；
图中，1-罗氏线圈，2-积分电路，3-杆塔，4-支柱，5-检测***。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明： 
【实施例】
如图1、图2、图3所示，罗氏线圈并联外积分传感器，包括n个罗氏线圈1和积分电路2，所有的罗氏线圈1都并联到一个采样电阻RJ上，积分电路2也并联到采样电阻RJ上，本实施例用于杆塔3接地电流的测量，杆塔3有多根支柱，所以需要多个罗氏线圈1，n个罗氏线圈1分别安装在杆塔3的支柱4上，对应的罗氏线圈1所在平面垂直于对应的支柱4，且对应的支柱4穿过对应罗氏线圈1的中心，四个罗氏线圈1的输出端口上分别都设置有一个隔离电阻，即图3中的RL1～RLn。本装置主要用于采集接地电流，罗氏线圈1并联后连接到匹配的积分电路2上，之后即直接连接到检测***5中，能够采集多通道电流，再利用匹配的积分电路2将多通道电流还原为分流前大电流波形，整个传感器不使用有源器件，采用无源模拟叠加方法，功耗很小，由于采集通道减少，其布置简单、实施成本低，大电流不易产生电晕，其安全性好，精度高。隔离电阻用于隔离不同罗氏线圈1的不同电压，进行多个线圈输出电压的隔离，通过不同电压作用在采样电阻RJ上实现电压的叠加，这里与单线圈的积分电路不同，单线圈直接连接到积分电路上，而本发明中的隔离电阻和采样电阻即实现了多线圈的叠加。
进一步，上述的积分电路2采用RC外积分电路，包括电阻R和电容C，这样多个传感器的积分都在外积分处，仅有一点接地，而采用传统的LR内积分电路会因为多点接地方式产生的地电位抬升或环流。 
进一步，上述的隔离电阻的阻值等于对应罗氏线圈1的波阻抗减去采样电阻RJ的阻值，即隔离电阻的阻值加上采样电阻RJ的阻值应该与罗氏线圈1的波阻抗一致，保证罗氏线圈1中电流合流的准确性。 
如图3，M为线圈与置于线圈中间的载流导体之间的互感，L、C分别为线圈的自感、杂散电容，整体传感器性能计算公式，其上下限频率，输出信号与被测电流的关系分别为： 
Figure 940334DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE001
                     (1)
Figure 857475DEST_PATH_438610DEST_PATH_IMAGE002
                     (2)
Figure 699529DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE003
            (3)
上面三个式子中，f l 为下限频率，f h 为上限频率，u m 为输出信号，i 1 、i 2 、…、i n 分别为n个支柱中的电流，即我们需要测试的电流。
显然，n个罗氏线圈并联与单个罗氏线圈无限流电阻比较，若测量同一电流，输出信号u m 幅值下降，下限频率f l 不变，上限频率f h 上升，可测频率范围变宽，输出信号与测量电流成线性比例关系，输入分量不同不影响输出结果。 
因此，并联使用n个罗氏线圈测量电流时，输出线性度不变，可测最大幅值提高，灵敏度下降，响应带宽增加。为了满足原测量要求，可以对线圈参数或电路设计进行相应修改，例如在采集单元增加放大电路，减小积分电阻、积分电容等。从另一个方面来说，在不改变整体参数的情况下，并联罗氏线圈可测量电流幅值更大，频率更宽，总体性能较单个罗氏线圈更好。 
下面进行一个实验，即仿真雷击杆塔入地电流测量： 
罗氏线圈安装在杆塔支撑合适位置，如摘要附图，仿真雷电波采用波头1.2s，波尾50s三角斜波，单个罗氏线圈输入幅值20kA，罗氏线圈安雷电流测量绕制，M=2.26
Figure 94738DEST_PATH_293434DEST_PATH_IMAGE004
Figure 909110DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE005
H；外积分电路取R L1 = R L2 = R L3 = R Ln = R J ＝50Ω，R＝500Ω，C＝1μF。
    据公式(1)(2)(3)得：f l = Hz，
Figure DEST_PATH_343746DEST_PATH_IMAGE006
f h =5.9
Figure DEST_PATH_95802DEST_PATH_IMAGE008
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE009
106 Hz，u m =1.128V． 
仿真结果如图5，幅值与仿真软件内部程序有关，与计算值不同，不影响测量要求。比较图4输入波形，图5输出波形，传感器输入输出波形一致，结果能够还原原始电流波形，满足测量要求。
从上分析可知本发明相对来说适用于雷击大电流的测量，整体性能较单个罗氏线圈要好。同时通过线圈参数调节，改变外积分电路，可以满足其他类型多通道冲击电流的测量。 
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。 

Claims (3)

1.罗氏线圈并联外积分传感器，其特征在于：包括多个罗氏线圈（1）和积分电路（2），所有的罗氏线圈（1）都并联到一个采样电阻RJ上，积分电路（2）也并联到采样电阻RJ上，所述的罗氏线圈（1）的输出端口上分别都设置有一个隔离电阻。
2.根据权利要求1所述的罗氏线圈并联外积分传感器，其特征在于，所述的积分电路为RC外积分电路，包括电阻R和电容C。
3.根据权利要求1所述的罗氏线圈并联外积分传感器，其特征在于，所述的隔离电阻的阻值等于对应罗氏线圈（1）的波阻抗减去采样电阻RJ的阻值。
CN201310635045.1A 2013-12-03 2013-12-03 多个罗氏线圈并联外积分传感器 Active CN103777055B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310635045.1A CN103777055B (zh) 2013-12-03 2013-12-03 多个罗氏线圈并联外积分传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310635045.1A CN103777055B (zh) 2013-12-03 2013-12-03 多个罗氏线圈并联外积分传感器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103777055A true CN103777055A (zh) 2014-05-07
CN103777055B CN103777055B (zh) 2016-06-01

Family

ID=50569535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310635045.1A Active CN103777055B (zh) 2013-12-03 2013-12-03 多个罗氏线圈并联外积分传感器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103777055B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104914288A (zh) * 2015-06-02 2015-09-16 北京市燃气集团有限责任公司 一种雷电流测量线圈及设计方法
CN106526518A (zh) * 2016-10-27 2017-03-22 中国西电电气股份有限公司 一种罗氏线圈比例系数的准确度和线性度的校准方法
CN110108929A (zh) * 2019-05-22 2019-08-09 电子科技大学 一种抗干扰型雷电流采集装置
CN110221180A (zh) * 2019-07-01 2019-09-10 国网四川省电力公司电力科学研究院 一种10kV配电线路雷击故障识别与定位方法
CN113009204A (zh) * 2021-02-25 2021-06-22 西安交通大学 一种宽频高灵敏度罗氏线圈传感器、其并联结构及串联结构

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040027748A1 (en) * 2002-07-12 2004-02-12 Kojovic Ljubomir A. Electrical protection system
US20050248430A1 (en) * 2004-05-10 2005-11-10 Areva T&D Sa Current transformer with rogowski type windings, comprising an association of partial circuits forming a complete circuit
US7227442B2 (en) * 2005-04-01 2007-06-05 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Precision printed circuit board based rogowski coil and method for manufacturing same
CN101551416A (zh) * 2008-04-01 2009-10-07 通用电气公司 监控导体中的电流的***和方法
CN102401855A (zh) * 2011-11-22 2012-04-04 李云宏 采用罗氏线圈电流互感器的电力数字仪表
CN102435813A (zh) * 2011-09-28 2012-05-02 许继电气股份有限公司 一种电炉变压器低压侧电流采集方法及继电保护装置
CN102436897A (zh) * 2011-09-15 2012-05-02 西安交通大学 一种用于直流***短路电流检测的柔性罗氏线圈及其设计方法
CN102445588A (zh) * 2011-11-23 2012-05-09 中国人民解放军海军工程大学 基于pcb型罗氏线圈的短时缓变大电流测量装置
CN102944716A (zh) * 2012-11-13 2013-02-27 重庆大学 基于印制电路板的罗戈夫斯基线圈的雷电流传感器

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040027748A1 (en) * 2002-07-12 2004-02-12 Kojovic Ljubomir A. Electrical protection system
US20050248430A1 (en) * 2004-05-10 2005-11-10 Areva T&D Sa Current transformer with rogowski type windings, comprising an association of partial circuits forming a complete circuit
US7227442B2 (en) * 2005-04-01 2007-06-05 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Precision printed circuit board based rogowski coil and method for manufacturing same
CN101551416A (zh) * 2008-04-01 2009-10-07 通用电气公司 监控导体中的电流的***和方法
CN102436897A (zh) * 2011-09-15 2012-05-02 西安交通大学 一种用于直流***短路电流检测的柔性罗氏线圈及其设计方法
CN102435813A (zh) * 2011-09-28 2012-05-02 许继电气股份有限公司 一种电炉变压器低压侧电流采集方法及继电保护装置
CN102401855A (zh) * 2011-11-22 2012-04-04 李云宏 采用罗氏线圈电流互感器的电力数字仪表
CN102445588A (zh) * 2011-11-23 2012-05-09 中国人民解放军海军工程大学 基于pcb型罗氏线圈的短时缓变大电流测量装置
CN102944716A (zh) * 2012-11-13 2013-02-27 重庆大学 基于印制电路板的罗戈夫斯基线圈的雷电流传感器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
柯春俊 等: "基于自积分Pogowski线圈的脉冲电流传感器的建模研究", 《电工电能新技术》, vol. 27, no. 2, 30 April 2010 (2010-04-30), pages 67 - 71 *
王宝诚 等: "罗氏线圈的频率特性分析与传感器的设计方法", 《电工技术学报》, vol. 24, no. 9, 30 September 2009 (2009-09-30), pages 21 - 27 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104914288A (zh) * 2015-06-02 2015-09-16 北京市燃气集团有限责任公司 一种雷电流测量线圈及设计方法
CN104914288B (zh) * 2015-06-02 2018-07-10 北京市燃气集团有限责任公司 一种雷电流测量线圈及设计方法
CN106526518A (zh) * 2016-10-27 2017-03-22 中国西电电气股份有限公司 一种罗氏线圈比例系数的准确度和线性度的校准方法
CN106526518B (zh) * 2016-10-27 2019-01-25 中国西电电气股份有限公司 一种罗氏线圈比例系数的准确度和线性度的校准方法
CN110108929A (zh) * 2019-05-22 2019-08-09 电子科技大学 一种抗干扰型雷电流采集装置
CN110221180A (zh) * 2019-07-01 2019-09-10 国网四川省电力公司电力科学研究院 一种10kV配电线路雷击故障识别与定位方法
CN113009204A (zh) * 2021-02-25 2021-06-22 西安交通大学 一种宽频高灵敏度罗氏线圈传感器、其并联结构及串联结构

Also Published As

Publication number Publication date
CN103777055B (zh) 2016-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103235170B (zh) 差分式D-dot电压传感器
CN201373895Y (zh) 氧化锌避雷器(moa)在线监测装置
CN103777055A (zh) 多个罗氏线圈并联外积分传感器
CN205562653U (zh) 一种电流互感器
CN102944716A (zh) 基于印制电路板的罗戈夫斯基线圈的雷电流传感器
CN102680768B (zh) 带自校正及自构电场的单极式电压测量传感器及测量方法
CN106199118B (zh) 带电源输出的电容分压式零序电压互感器
CN102128972A (zh) 宽频积分式电网瞬变电压监测传感器装置
CN107015116A (zh) 抗大地杂散电流干扰的高压电缆护层故障测距***及方法
CN106534003B (zh) 阻抗匹配方法、装置及通信网络
CN102116807A (zh) 一种能够对电场畸变校正的三维工频电场测量的方法及装置
CN105223536B (zh) 一种便携式电能表现场校验***
CN102928800A (zh) 罗氏线圈电流测量准确度检测装置
CN105629049A (zh) 一种基于高斯求积算法的光学电压互感器
CN202533488U (zh) 一种moa阻性电流检测***
CN108490273A (zh) 基于多通道开关的电场传感器***
CN113721071A (zh) 一种测量非介入式对地电压的***和方法
CN106291076B (zh) 一种双差分式D-dot过电压传感器及测量***
CN203595743U (zh) 用于雷击杆塔在线监测***电流采集传感器
CN103558435A (zh) 一种35kV宽频带电子式电压互感器
CN102608392A (zh) 一种moa阻性电流检测***
CN105510673A (zh) 一种直流电流测量装置
RU2499997C2 (ru) Мостовой измеритель параметров двухполюсников
CN107064612A (zh) 单相架空输电线路相电压测量方法
CN203672976U (zh) 一种异频法接地电阻测量装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant